按鍵掃描，看看牛人如何5個(gè)I/O口，設(shè)置25個(gè)按鍵的

ID:98924 · 發(fā)表于 2015-12-9 02:12

在做項(xiàng)目（工程）的時(shí)候，我們經(jīng)常要用到比較多的按鍵，而且IO資源緊張，于是我們就想方設(shè)法地在別的模塊中節(jié)省IO口，好不容易擠出一兩個(gè)IO口，卻發(fā)現(xiàn)仍然不夠用，實(shí)在沒辦法了就添加一個(gè)IC來掃鍵。一個(gè)IC雖然價(jià)格不高，但對于大批量生產(chǎn)而且產(chǎn)品利潤低的廠家來說，這是一筆不菲的開支!
那，我們能不能想到比較好的掃鍵方法：用最少的IO口，掃最多的鍵？可以嗎？
舉個(gè)例：給出5個(gè)IO口，能掃多少鍵？有人說是2*3＝6個(gè)，如圖一：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖一

　　　對，大部分技術(shù)參考書都這么做，我們也經(jīng)常這樣做：用3個(gè)IO口作行掃描，2個(gè)IO作列檢測（為方便描述，我們約定：設(shè)置某一IO口輸出為“0”――稱其為“掃某IO口”）。用行線輸出掃鍵碼，列線檢測是否有按鍵的查詢方法進(jìn)行掃鍵。掃鍵流程：在行線依次輸出011，101，110掃鍵值，行線每輸出一個(gè)掃鍵值，列線檢測一次。當(dāng)列線檢測到有按鍵時(shí)，結(jié)合輸出的掃鍵值可以判斷相應(yīng)的按鍵。
但是，5個(gè)IO真的只能掃6個(gè)鍵嗎？有人說可以掃9個(gè)，很聰明！利用行IO與地衍生3個(gè)鍵（要注意上拉電阻），如圖二：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖二

掃鍵流程：先檢測3個(gè)行IO口，對K1’，K2’，K3’進(jìn)行掃鍵，之后如上述2*3掃鍵流程。5個(gè)IO口能掃9個(gè)鍵，夠厲害吧，足足比6個(gè)鍵多了1/2！
動動腦，還能不能再多掃幾個(gè)？就幾個(gè)？一個(gè)也行！好，再想一下，硬是被逼出來了！如圖三：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖三

不多不少，正好10個(gè)鍵！這種掃鍵方式比較少見吧！漂亮！掃鍵流程：設(shè)IO1輸出為“0”，檢測IO2…IO5，若判斷有相應(yīng)健按下，則可知有健；若無鍵，則繼續(xù)掃鍵：設(shè)IO2輸出為“0”，檢測IO3，IO4，IO5，判斷有無鍵按下，如此類推。這里應(yīng)注意：當(dāng)掃某一IO口（輸出為“0”）時(shí)，不要去檢測已經(jīng)掃過的IO口。如：此時(shí)設(shè)置IO2輸出為“0”，依次檢測IO3,IO4,IO5，但不要去檢測IO1，否則會出錯（為什么，請思考）。
感覺怎么樣？不錯吧！讓我們再看看圖三，好有成就感！看著，看著……又看到了什么？快！見圖四：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖四

真強(qiáng)！被您看出20個(gè)鍵！多了一個(gè)對稱的三角形。可是，像這樣的排列能正確掃20個(gè)鍵嗎？回答是肯定的：不能！上下三角形相互對稱，其對稱掃出的鍵無法區(qū)別。有沒有注意到分析圖三時(shí)提到的注意點(diǎn)？（à“當(dāng)掃某IO口時(shí)，不要去檢測已經(jīng)掃過的IO口，否則會出錯”）
我們分析一下圖四：當(dāng)IO1輸出“0”時(shí)，按下K11或K11’鍵都能被IO2檢測到，但I(xiàn)O2檢測卻無法區(qū)別K11和K11’鍵！同理，不管掃哪個(gè)IO口，都有兩個(gè)對稱的鍵不能區(qū)分。
我們假想，如果能把對稱鍵區(qū)分開來，我們就能正常地去判斷按鍵。我們在思考：有沒有單向?qū)ㄐ云骷坑校∫妶D五！

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖五

很巧妙的思路！利用二極管的單向?qū)ㄐ裕瑓^(qū)別兩個(gè)對稱鍵。掃鍵思路：對逐個(gè)IO口掃鍵，其他四個(gè)IO口可以分別檢測其所在的四個(gè)按鍵。這樣，就不會有分析圖三時(shí)提到的注意點(diǎn)。
夠酷吧！等等，大家先別滿足現(xiàn)狀，我們再看一下圖二，是不是有點(diǎn)啟發(fā)？對，我們再分析一下“用5個(gè)IO口對地衍生的5個(gè)鍵”。看圖六：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖六

25個(gè)鍵！5個(gè)IO口掃出25個(gè)鍵！先別激動，我們再分析一下它的可行性，分析通得過才能真正使用。假設(shè)掃鍵流程：先掃對地的5個(gè)鍵，再如圖五掃鍵。先掃對地5個(gè)鍵，判斷沒有按鍵，接著對逐一對IO口進(jìn)行掃鍵。但當(dāng)對某一IO口掃鍵時(shí)，如果有對地的鍵按下，這時(shí)有可能會誤判按鍵，因?yàn)閷Φ劓I比其他鍵有更高的響應(yīng)優(yōu)先級。例如：掃IO1，IO1輸出“0”，恰好此時(shí)K62按下，IO2檢測到有按鍵，那就不能判斷是K11還是K62。我們可以在程序上避免這種按鍵誤判：若IO2檢測到有按鍵，那下一步就去判斷是否有對地鍵按下，如果沒有，那就可以正確地判斷是K11了。
我們小結(jié)掃鍵個(gè)數(shù)S：
S = (N-1)*N + N ――啟用二極管
S = (N-1)*N /2 + N ――省掉二極管

經(jīng)典嗎？太經(jīng)典了！！告訴大家一個(gè)小道消息：第一個(gè)設(shè)計(jì)出此電路的人是一個(gè)美國大佬，他（她？）還為此申請了專利！

ID:101726 · 發(fā)表于 2016-1-4 20:07

我覺得單論圖三應(yīng)該沒錯啊

ID:87738 · 發(fā)表于 2016-10-8 23:14

用電阻分壓的方式，用單片機(jī)AD讀取電阻值，只需一個(gè)io口，想接多少按鍵都行

ID:337808 · 發(fā)表于 2018-5-29 01:03

經(jīng)典，卻是是對按鍵掃描做了腦洞大開的分析。挺牛。但是不一定能用的上，因?yàn)檐浖膹?fù)雜程度提高了一個(gè)數(shù)量級。

ID:448822 · 發(fā)表于 2019-2-9 16:59

經(jīng)典，卻是是對按鍵掃描做了腦洞大開的分析。挺牛

ID:481555 · 發(fā)表于 2019-3-1 20:23

軟件的復(fù)雜程度提高了一個(gè)數(shù)量級

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